સામગ્રીનો પરિચય: પ્રકૃતિ અને ગુણધર્મો

(ભાગ ૧: સામગ્રીનું માળખું)

પ્રો. આશિષ ગર્ગ

ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ મટિરિયલ્સ સાયન્સ એન્ડ એન્જિનિયરિંગ

ઇન્ડિયન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી, કાનપુર

વ્યાખ્યાન – 17

નક્કર ઉકેલો મિશ્રધાતુઓ

આ વ્યાખ્યાનમાં, આપણે મેટાલિક સંદર્ભ અને મિશ્રધાતુઓમાં નક્કર ઉકેલો વિશે વાત કરીશું, જે એક અથવા બે અથવા વધુ તત્વોને ભેળવીને રચાય છે. તેથી, હું પહેલા છેલ્લા વ્યાખ્યાનનું પુનરાવર્તન કરું છું.

(સ્લાઇડ ટાઇમ સંદર્ભ આપો: 00:33)

તેથી, છેલ્લા વર્ગમાં, અમે ઇન્ટરસ્ટિસ વિશે શીખ્યા. ઇન્ટરસ્ટિસ એ સ્ફટિકની રચનાઓમાં હાજર શૂન્યતા સિવાય બીજું કશું નથી. અને બે પ્રકારની શૂન્યતાઓ છે જેની આપણે ચિંતા કરીએ છીએ, એક ટેટ્રાહેડ્રલ છે, અને બીજું અષ્ટક છે.

તેથી, ટેટ્રાહેડ્રલ શૂન્યતા4-ફોલ્ડ સંકલન દ્વારા લક્ષણિત છે કારણ કે તે ચાર ખૂણાઓ ધરાવતું શરીર છે. તેથી, પરિણામે અંદર બેઠેલી અશુદ્ધતામાં ચાર પડોશીઓ છે. જ્યારે ઓક્ટાહેડ્રલ 6-ફોલ્ડ સંકલિત શૂન્યતા છે અને જો તમારી પાસે નિયમિત ટેટ્રાહેડ્રોન અને નિયમિત ઓક્ટાહેડ્રોન હોય, એફસીસી અને એચસીપી માળખાના કિસ્સામાં, શૂન્યમાં ટેટ્રાહેડ્રલમાં ફિટ થઈ શકે તેવા પરમાણુનું કદ યજમાન પરમાણુની ત્રિજ્યા0.225 છે. આ ટેટ્રાહેડ્રલ શૂન્યતાને વિકૃત કર્યા વિના છે.

એ જ રીતે, આર._{ઓક્ટો} ૦.૪૧૪ર છે. તેથી, આ પરમાણુનું મહત્તમ કદ છે જે અષ્ટકઅથવા ટેટ્રાહેડ્રલને વિકૃત કર્યા વિના અષ્ટક, ટેટ્રાહેડ્રેલ અશુદ્ધિઓમાં બંધબેસતું હોય છે. અમે એ પણ જોયું કે એફસીસી અને એચસીપીમાં, તમારી પાસે પરમાણુ દીઠ બે ટેટ્રાહેડ્રેલ શૂન્યતા અને પરમાણુ દીઠ એક અષ્ટક શૂન્ય છે. બીસીસી માટે વસ્તુઓ જુદી છે, તમારી પાસે નિયમિત અષ્ટક અથવા ટેટ્રાહેડ્રલ નથી, પરંતુ તમારી પાસે અષ્ટક અને ટેટ્રાહેડ્રલ શૂન્યતાઓ છે અને જેનું સ્થાન અને સંખ્યાઓ અલગ છે.

તેથી, તમને બીસીસીમાં ઓક્ટાહેડ્રલ અને ટેટ્રાહેડ્રલ શૂન્યતાઓની સંખ્યા ગણવાનું કહેવામાં આવ્યું હતું. તેથી, હું તમારા પર છોડી દઈશ, કે ઘરની કસરત તરીકે, બીસીસી માળખામાં ટેટ્રાહેડ્રલ ઓક્ટાહેડ્રલ શૂન્યતાઓનું સ્થાન તે જ છે? અને તેમનો નંબર શું છે?.

અને તમે ગણતરી પણ કરી શકો છો, ત્યાં બંધબેસતા પરમાણુનું કદ શું છે? તમારે ત્યાં થોડું સાવચેત રહેવું પડશે કારણ કે ટેટ્રાહેડ્રલ અને ઓક્ટાહેડ્રલની સાઇટ્સ અલગ છે, તે નિયમિત નથી. પરિણામે, તમારે ન્યૂનતમ કદ, ન્યૂનતમ બાજુની લંબાઈ પર લો કરવાની જરૂર છે. તેથી, હવે, આ વ્યાખ્યાનમાં, આપણે નક્કર ઉકેલો વિશે વાત કરીશું.

(સ્લાઇડ ટાઇમ સંદર્ભ આપો: 03:30)

નક્કર ઉકેલો પ્રવાહી ઉકેલો જેવા જ છે. તે એકબીજામાં બે કે તેથી વધુ પરમાણુઓનો ઉકેલ છે. તો, તેનો મૂળભૂત અર્થ શું છે? તેથી, તમારી પાસે કેટલીક રચનાની જાળી છે, હું સૌ પ્રથમ થ્રીડીમાં પ્રવેશ્યા વિના ૨-ડી આકૃતિ દોરવા દો. તેથી, તમારી પાસે યજમાન જાળીના આ પરમાણુઓ છે. હવે, અલબત્ત, આ ખૂબ જ વિસ્તૃત થઈ રહ્યું છે, પરંતુ તે વાસ્તવિકતામાં એટલું વિસ્તૃત નથી. તેથી, અશુદ્ધતા પરમાણુ કાં તો અહીં જઈ શકે છે, નાનું અશુદ્ધતા પરમાણુ અથવા અશુદ્ધતા પરમાણુ અહીં જઈ શકે છે.

પ્રશ્ન એ છે કે તમે કેવી રીતે ગોઠવો છો? જો કે, કેટલાક અર્થમાં, નક્કર ઉકેલો પ્રવાહી ઉકેલો જેવા જ છે અને જેમ કે જ્યારે તમે પાણીમાં બે પ્રવાહી અથવા ખાંડ અથવા પાણીમાં મીઠું મિક્સ કરો છો. તેથી, પાણીમાં ઓગળી રહેલા મીઠાના અણુઓ અથવા ખાંડના અણુઓ પાણીમાં ઓગળી જાય છે, પરંતુ પાણી પોતે જ અરૂપ રચના છે અથવા તેમાં પરમાણુઓ જ્યાં જાય છે ત્યાં પીરિયડીસિટી ન હોવાથી તેનું પણ બહુ ઓછું પરિણામ આવે છે.

અને પાણી સામાન્ય રીતે ઢીલો માળખાગત તબક્કો છે. પરિણામે, અશુદ્ધતા પરમાણુઓ મીઠાના પરમાણુઓ અથવા અન્ય કેટલાક પરમાણુઓમાં જવા માટે પુષ્કળ જગ્યાઓ હોય છે, જો કે, તમે મીઠાના કિસ્સામાં પણ નોંધો છો અને તમે મૂકો છો. તેથી, તેનાથી આગળ સંતૃપ્તિની મર્યાદા છે, વધારાનું મીઠું પ્રવાહીમાં ઓગળી જતું નથી. તમે જોઈ શકો છો કે વધારાનું મીઠું અને પાણીની અંદર એટલું નક્કર રહે છે કારણ કે પાણીના તબક્કાની અંદરખાલી જગ્યાઓ પહેલેથી જ ભરાઈ ગઈ છે. તેથી, તે સંતૃપ્ત છે. તેથી, પછી તમે સંતૃપ્તિથી આગળ વધો છો. એ જ રીતે, નક્કર પદાર્થો સાથે પણ આવું જ થાય છે. ઘન પણ અમુક માત્રામાં સોલ્યુટ ને ઓગાળી શકે છે. તેથી, તમારી પાસે સોલ્યુટ છે, અને તમારી પાસે દ્રાવક છે. તેથી, સોલ્વન્ટ એ યજમાન તબક્કો છે, અને સોલ્યુટ એ અશુદ્ધતાનો તબક્કો છે. તેથી, તેઓ મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં અમુક માત્રામાં સોલ્યુટને જ ઓગાળી શકે છે.

કેટલાક કિસ્સાઓ એવા છે જેમાં બે તત્વોને એકબીજામાં મૂકી શકાય છે, અને તે હજી પણ એક જ તબક્કો રહે છે. ઘનપદાર્થોમાં, જે થાય છે તે એ છે કે પરમાણુઓ સમયાંતરે ગોઠવાયેલા હોવાથી. કેટલીક વાર તમે એવી રચનાઓ જોશો જેમાં અશુદ્ધતાપરમાણુઓ પણ ક્રમમાં આપવામાં આવતી રચનાઓ અપનાવે છે. તેથી, વિવિધ પ્રકારના નક્કર ઉકેલો છે, અને અમે હવે તેને વ્યાખ્યાયિત કરીશું.

(સ્લાઇડ ટાઇમ સંદર્ભ આપો: 07:29)

તેથી, પ્રથમ નક્કર દ્રાવણને પ્રતિસ્થાપનાત્મક નક્કર ઉકેલ તરીકે કહેવામાં આવે છે. અને બીજા નક્કર દ્રાવણને ઇન્ટરસ્ટિટિયલ નક્કર ઉકેલ કહેવામાં આવે છે. પ્રતિસ્થાપનનક્કર દ્રાવણનો અર્થ એ છે કે સોલ્યુટ અથવા અશુદ્ધતા પરમાણુ પરમાણુ સાઇટને હોસ્ટ કરવા જાય છે. તેથી, તે યજમાન પરમાણુ ની જેમ જ સાઇટને બદલી નાખે છે અથવા કબજે કરે છે.

જો કે, તે જે રીતે કરી શકે છે, તે આડેધડ હોઈ શકે છે. તેથી, તે આડેધડ ક્યાંય પણ જઈ શકે છે, અથવા તે ઓર્ડર કરી શકાય છે. તેથી, આ વિવિધ પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવશે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, થર્મોડાયનેમિક્સ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, રૂપરેખાંકન એન્ટ્રોપી ક્યાં જશે તે નક્કી કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવશે, અને તાપમાન ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેથી, તે એન્થેલ્પી, એન્ટ્રોપી અને તાપમાનનું સંયોજન છે જે કયા માળખાની મફત ઊર્જા લઘુતમ હશે તે નક્કી કરશે. તો, તમે જાણો છો કે .

તેથી, મિશ્રણની એન્થેલ્પી છે, મિશ્રણની એન્ટ્રોપી છે, અને પછી તાપમાનની મુદત છે. આ ત્રણ શરતો સાથે મળીને નક્કી કરશે કે પ્રતિસ્થાપન રેન્ડમ હશે કે પછી પ્રતિસ્થાપન નો ઓર્ડર આપવામાં આવશે. કારણ કે, અંતે, મુક્ત ઊર્જાને ઓછી કરવી પડશે. તેથી, હું મિશ્રણની મફત ઊર્જાની વિગતોમાં નહીં જાઉં, પરંતુ હું તમને ભલામણ કરીશ કે તમે થર્મોડાયનેમિક્સ પરના કોઈપણ મૂળભૂત પુસ્તક, જેમ કે પોર્ટર ઇસ્ટરલિંગ અને સામગ્રી દ્વારા ફેઝ ટ્રાન્સફોર્મેશન્સ માંથી પસાર થાઓ. તે પુસ્તકનું બીજું પ્રકરણ બે તત્વોના મિશ્રણને સમજવા માટે ખૂબ ઉપયોગી છે.

(સ્લાઇડ ટાઇમ સંદર્ભ આપો: 10:03)

તેથી, અને બીજો નક્કર ઉકેલ ઇન્ટરસ્ટિટિયલ નક્કર ઉકેલો છે. આપણે જાણીએ છીએ કે આંતરમાર્ગો ટેટ્રાહેડ્રલ સાઇટ અથવા ઓક્ટાહેડ્રલ સાઇટ પર જઈ શકે છે. તેથી, પરમાણુના કદ અને યજમાન તબક્કાના માળખાના આધારે એફસીસી, બીસીસી, એચસીપી, અશુદ્ધતા પરમાણુ આમાંથી કોઈ પણ સાઇટ પર જવાનું નક્કી કરી શકે છે કે નહીં.

(સ્લાઇડ સમય સંદર્ભ આપો: 10:55)

તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, હું થોડું નજીકનું માળખું બનાવું છું. તેથી, આ આપણે તમારા બી પરમાણુ કહીએ, અને આ તમારું પરમાણુ છે. તેથી, એ યજમાન તબક્કો છે, અને બી સોલ્યુટ છે. રસાયણશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ, તમે તેને સોલ્વન્ટ ફેઝ હોસ્ટ જાળી કહો છો. તેથી, આ એક રેન્ડમ સબસ્ટિટ્યૂશનલ સોલિડ સોલ્યુશન છે. તેથી, અહીં, તમે જોઈ શકો છો કે તમારો નક્કર ઉકેલ આડેધડ છે, અને તમે અહીં જાળી બનાવી શકો છો, પરંતુ તમારી જાળી હવે બદલાઈ ગઈ છે. કારણ કે જો તમને તમારી આદિમ, બિન-આદિમ જાળીની કલ્પના યાદ હોય, તો આ કિસ્સામાં જાળી હવે નાનો વાદળી ચોરસ નથી, પરંતુ તે એક મોટો બની ગયો છે જે જાળી બની ગયો છે. તેથી, આને ઓર્ડર્ડ સબસ્ટિટ્યૂશનલ સોલિડ સોલ્યુશન કહેવામાં આવે છે. આ સામાન્ય રીતે ત્યારે થાય છે જ્યારે અશુદ્ધતાની એકાગ્રતા થોડી મોટી હોય છે.

તેથી, રેન્ડમ સોલિડ સોલ્યુશન્સ ઓછી સાંદ્રતા પર રચાય છે, સામાન્ય રીતે સોલ્યુબિલિટી મર્યાદામાં. અને ઓર્ડર ્ડ સબસ્ટિટ્યૂશન સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ સાંદ્રતા પર રચાય છે, અને તે સંપૂર્ણપણે વિવિધ તબક્કાઓ બનાવે છે. અને ઇન્ટરસ્ટિટિયલ ઉદાહરણ આ પ્રકારનું હોઈ શકે છે. તેથી, તમારો આંતરાત્મક પરમાણુ અહીં જઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ક્યાંક આડેધડ. આ તમારી આંતરવિધ સાઇટ્સ છે. હવે આંતરવિધ સ્થળો અને વાસ્તવિકતા વિકૃતિ તરફ દોરી શકે છે. તેથી, પરમાણુ આંતરવિધ સ્થળ કરતા થોડું નાનું અથવા થોડું મોટું હોઈ શકે છે. તેથી, તે કદના આધારે ટેન્સાઇલ અથવા દમનકારી તણાવ પેદા કરી શકે છે. તેથી, વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં તેઓ તણાવ પેદા કરે છે. એ જ રીતે, તેઓ અપૂરતા નક્કર ઉકેલથી તણાવ પેદા થાય છે કારણ કે પરમાણુનું કદ બરાબર સરખું થવાનું નથી; થોડો તફાવત હોવો જોઈએ. તેથી, તે 1%, 5% અને 10%નો તફાવત છે કે નહીં, તે આખરે નક્કી કરશે કે નક્કર ઉકેલ રચાશે કે નહીં.

પરંતુ જો નક્કર ઉકેલ રચાય છે, તો માળખામાં તણાવ છે. તેથી, આને આંતરમાર્ગીય નક્કર ઉકેલ કહેવામાં આવે છે. તમે આંતરવિધ સ્થળોનો ઓર્ડર પણ આપી શકો છો. જેમ કે આપણે સિલિકોન કાર્બાઇડ અથવા ઝિંક સલ્ફાઇડના કિસ્સામાં જોઈશું, પરંતુ તે સામાન્ય રીતે આયોનિકલી અથવા સહસંયોજક રીતે બંધાયેલા ઘનના કિસ્સામાં થાય છે. ધાતુના ઘનપદાર્થોના કિસ્સામાં, સામાન્ય રીતે આંતરમાર્ગીય નક્કર ઉકેલો રેન્ડમ પ્રકૃતિના હોય છે. તેથી, રેન્ડમ ઇન્ટરસ્ટિટિયલ સાઇટ્સ આડેધડ રીતે કબજે કરવામાં આવે છે, પરંતુ અમારી પાસે આંતરધાતુઓ છે, અમે નક્કર ઉકેલો નો ઓર્ડર આપ્યો છે જેમાં તમે આંતરસ્તરીય સ્થળો પર પણ અશુદ્ધતાનો ઓર્ડર આપ્યો હશે, પરંતુ તે સામાન્ય રીતે સંયોજનોમાં વધુ સામાન્ય છે જ્યાં સહસંયોજક અથવા આયોનિક પાત્ર વધુ મજબૂત હોય છે.

(સ્લાઇડ સમય સંદર્ભ આપો: 16:47)

કોપર-ઝિંક એ સબસ્ટિટ્યૂશનલ સોલિડ સોલ્યુશનનું ઉદાહરણ છે. કોપર-નિકલ એ સબસ્ટિટ્યૂશનલ સોલિડ સોલ્યુશનનું બીજું ઉદાહરણ છે. કોપર-ટીન પણ નક્કર પ્રતિસ્થાપન ઉકેલનું એક અલ ઉદાહરણ છે. તેથી, આ સબસ્ટિટ્યૂશનલ સોલિડ સોલ્યુશનના કેટલાક ઉદાહરણો છે. તમારો ઇન્ટરસ્ટિટિયલ સોલિડ સોલ્યુશન કહે છે કે કાર્બન અને આયર્ન એ ઇન્ટરસ્ટિટિયલ સોલિડ સોલ્યુશન છે. તેથી, આ મૂળભૂત રીતે સ્ટીલનો અધિકાર છે. સ્ટીલમાં ફેરાઇટ ફેઝ છે, જે α-ફેરાઇટ, α-ફેઝ અથવા α-આયર્ન છે. તેથી, તે મૂળભૂત રીતે બીસીસી આયર્ન છે જેમાં આંતરબિંદુબિંદુઓમાં કાર્બન પરમાણુઓ છે. તેથી, ધાતુપ્રણાલીઓમાં ઘણા બધા ઉદાહરણો છે, કારણ કે મોટાભાગની ધાતુઓ અશુદ્ધ છે, પછી જો તમે કહો કે તે 99.99% શુદ્ધ છે, તો પણ મારો મતલબ છે કે ત્યાં 0.1% અશુદ્ધતા બેઠી છે, અને તે અશુદ્ધતા આંતરવિહીન અથવા પ્રતિસ્થાપન સ્થળો પર જઈ શકે છે.

(સ્લાઇડ સમય સંદર્ભ આપો: 18:43)

તો, ચાલો આપણે પહેલા કોપર-ઝિંક એલોયનું ઉદાહરણ જોઈએ. આ ક્યુ:ઝેડએન = 50:50 સાથે છે. તેથી, 470 ની ઉપર⁰સી, તે બીસીસી માળખું બનાવે છે. તમે જોઈ શકો છો કે માળખું કોપર અથવા ઝિંક જેવું નથી. તે બીસીસી માળખું બનાવે છે, જે અવ્યવસ્થિત છે. નીચે 470⁰સી, તે ઓર્ડર ્ડ સ્ટ્રક્ચર બનાવે છે. તેથી, 470 ની નીચે⁰સી, તે આવું કંઈક ગુમાવે છે. તેથી, આ તમારા પરમાણુઓ છે. તમે જાણતા નથી કે કયું કોપર છે અને કયું ઝિંક છે. તેથી, સમાન સંભાવના છે. તેથી, આ ઉપર છે, 470 થી ઉપર⁰સી, શક્ય છે કે તમે જાણો છો કે આ પરમાણુ કોપર હશે, કેટલાક અન્ય ઝિંક હશે, પરિણામે, આ એક અવ્યવસ્થિત માળખું છે, અને તે બીસીસી માળખું છે કારણ કે દરેક પરમાણુ 50% કોપર, 50% ઝિંક છે. નીચે 470⁰સી શું થાય છે તે એ છે કે સાઇટ્સ માટે ચોક્કસ પસંદગી છે. તેથી, તમે જોઈ શકો છો કે કોપર એક સબલેટિસ બનાવે છે, ઝિંક બીજી સબલેટિસ બનાવે છે, અને આ બંને સબલેટિસ આદિમ ઘન પ્રકૃતિના છે.

તેથી, આ એકબીજામાં તાંબા અને ઝિંકની બે આંતરભેદક ઘન જાળીઓ છે, જે ખૂબ જ ઓર્ડર કરવામાં આવે છે. તેથી, આ 470 ની નીચે છે⁰સી, અને આવું શા માટે થાય છે તે એ છે કે, જો તમે આ કેસ જુઓ, જ્યાં કોપર અને ઝિંકનું રેન્ડમ વિતરણ છે, તો કોપર-કોપર બોન્ડ્સ અથવા કોપર-ઝિંક બોન્ડ્સ અથવા ઝિંક-ઝિંક બોન્ડ્સ માટે કોઈ પસંદગી નથી. તેથી, કોઈ ચોક્કસ પ્રકારના પડોશી માટે કોઈ પસંદગી નથી. આ કિસ્સામાં, 470 ની નીચે⁰સી, કોપર પડોશી તરીકે ઝિંક રાખવાનું પસંદ કરે છે, અને ઝિંક પડોશી તરીકે કોપર રાખવાનું પસંદ કરે છે કારણ કે આ એન્થેલ્પીને બદલી નાખે છે. એન્થેલ્પી નજીકના પડોશીઓની સંખ્યા અને પ્રકાર પર આધાર રાખે છે.

તેથી, આ થર્મોડાયનેમિક્સ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે સ્થિર રહેશે. તેથી, આ અવ્યવસ્થિત છે, અને આ ક્રમિત નક્કર ઉકેલ છે. અવ્યવસ્થિત નક્કર દ્રાવણમાં, તમે કહી શકતા નથી કે આ તાંબાનું પરમાણુ છે, અથવા આ ઝિંક પરમાણુ છે. એક સંભાવના છે, પરંતુ ક્રમબદ્ધ માળખાના કિસ્સામાં, તમે ફરક પાડી શકો છો, અને આ એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન પેટર્નમાં ખૂબ સ્પષ્ટ રીતે જોવા મળે છે. જ્યારે તમે એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન કરો છો, ત્યારે તે તમને બીસીસી સામગ્રી જેવી જ અવ્યવસ્થિત રચનામાટેની પેટર્ન બતાવશે, જે ઘન માળખા, આદિમ ઘન માટે ખૂબ જ અલગ છે, જે ક્રમિત તાંબા માટે છે. કારણ કે અહીં, તમને બે સુપરલેટિસ જોવા મળશે, એક કોપર, એક ઝિંક. તેથી, તેમની અસર તેના પર પડશે.

વિદ્યાર્થી: સર, શું આપણે ઓરડાના તાપમાને આ અવ્યવસ્થિત માળખું ધરાવી શકીએ?

અલબત્ત, તમે અવ્યવસ્થિત સ્ટ્રક્ચર રૂમનું તાપમાન મેળવી શકો છો. કોઈપણ પાતળા નક્કર ઉકેલો અવ્યવસ્થિત છે. આ ખૂબ જ ઊંચી અવ્યવસ્થિત એકાગ્રતા છે; આ 50:50 છે, પરંતુ જો તમારી પાસે કોપરમાં 1% ઝિંક હોય અથવા ઉદાહરણ તરીકે, કોપર-નિકલ ખૂબ સારું ઉદાહરણ છે, કોપર-નિકલ તે એફસીસી છે. તેથી, તમે કોપર કયું છે, અને જે નિકલ છે તે અલગ કરી શકતા નથી.

(સ્લાઇડ ટાઇમ સંદર્ભ આપો: 23:49)

તેથી, કોઈપણ એકાગ્રતાએ, દરેક પરમાણુ કોપર અને નિકલનું મિશ્રણ છે. દરેક સાઇટ પર કોપર અને નિકલનો કબજો હોવાની સંભાવના તેમના અપૂર્ણાંક દ્વારા નક્કી થાય છે. તો, જો કોપર-નિકલ, 50:50, તો દરેક પરમાણુ કોપર 50% કોપર અને 50% નિકલ છે. મારો કહેવાનો મતલબ એ છે કે તે વાસ્તવિક નથી તે કોપર અથવા નિકલ હશે, પરંતુ સંભાવના પ્રમાણે તે 50% કોપર, 50% નિકલ છે. જો તે 25 ટકા કોપર, 75 ટકા નિકલ હશે તો તે 25 ટકા કોપર, 75 ટકા રહેશે. તેથી, આ અવ્યવસ્થિત નક્કર ઉકેલ છે, જે ઓરડાના તાપમાને પણ એફસીસી રહે છે.

(સ્લાઇડ ટાઇમ સંદર્ભ આપો: 24:56)

પરમાણુઓને ગુણધર્મો સુધારવા માટે ઇરાદાપૂર્વક મૂકવામાં આવે છે, બીજા તબક્કાઓ છે, અથવા અન્ય તત્વો ઉમેરવામાં આવે છે. તેથી, તે ઘણા કિસ્સાઓમાં ઇરાદાપૂર્વક છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, તે અજાણ્યું છે કારણ કે આપણે અશુદ્ધતાને દૂર કરી શકતા નથી, પરંતુ મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, તે ઇરાદાપૂર્વક ઉદાહરણો સ્ટીલ ની જેમ છે, જે 2% કાર્બન સુધીની આયર્ન-કાર્બન મિશ્રધાતુઓ છે. પછી, તમારી પાસે પિત્તળ છે, અને બ્રાસ કોપર-ઝિંક મિશ્રધાતુ છે જે લગભગ 50 ડબલ્યુટી.% ઝિંક સુધી છે. અને પછી, તમારી પાસે બ્રોન્ઝ છે, જે કોપર-ટીન મિશ્રધાતુ છે, જેમાં લગભગ 12 ડબલ્યુટી.% સુધીનો છે. હવે, અહીં એક રસપ્રદ બાબત એ છે કે કોપરમાં એક માળખું છે જે એફસીસી છે, ઝિંક માં છે જે જો એચસીપી, કોપર પાસે ફરીથી એફસીસી છે, અહીં ટીન પાસે એચસીપી છે અથવા જેના પર આધાર રાખે છે, પરંતુ તે એચસીપી છે. તો પ્રશ્ન એ છે કે, આખરે મિશ્રધાતુઓ જે માળખું બનવાજઈ રહી છે તે શું છે, શું કોઈ માર્ગદર્શિકા છે? તેથી, કેટલીક માર્ગદર્શિકાઓ છે જેને હ્યુમ-રોથેરી નિયમો કહેવામાં આવે છે.

(સ્લાઇડ ટાઇમ સંદર્ભ આપો: 26:46)

જ્યારે બે પરમાણુઓ વચ્ચેનો કદનો તફાવત 15 ટકાથી ઓછો હોય ત્યારે વ્યાપક નક્કર સોલ્યુબિલિટી થાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટીમાં નાનો તફાવત હોવો જોઈએ, જેનો અર્થ એ છે કે તેઓ આવર્ત કોષ્ટકમાં ખૂબ દૂર ન હોવા જોઈએ; અન્યથા, તેઓ આયોનિક બંધન બનાવશે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટીમાં નાનો તફાવત હોવો જોઈએ. ત્રીજું તેમની બહાદુરી સમાન છે. હવે, આ એકમાત્ર નિયમો અથવા માર્ગદર્શિકા નથી કારણ કે ત્યાં ઉલ્લંઘન છે, પરંતુ મોટે ભાગે તે મોટાભાગની ધાતુ પ્રણાલીઓમાં અનુસરવામાં આવે છે. અને ચોથું એ છે કે સ્ફટિકની રચનાઓ સમાન હોવી જોઈએ.

તેથી, ઉચ્ચ પરાક્રમ વાળા તત્ત્વની નિચી પરાક્રમના તત્ત્વમાં નિરાકરણ આવવાની સંભાવના છે. અને જો ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી તફાવત મોટો હોય, તો મિશ્રધાતુ બનાવવાને બદલે, તે ક્રમબદ્ધ સંયોજન બનાવવાનું વલણ ધરાવે છે, તે આંતરધાતુહોઈ શકે છે, તેને લાઇન કમ્પાઉન્ડ કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટીમાં મોટા તફાવતને કારણે તેમાં ધાતુના બંધન કરતા ઉચ્ચ આયનઅથવા સહસંયોજક પાત્ર છે.

તેથી, આ કેટલીક માર્ગદર્શિકાઓ છે જે નું પાલન જ્યારે તમે માળખાઓ બનાવો છો ત્યારે કરવાનું છે. વિચલન સામાન્ય રીતે ઓછી નક્કર સોલ્યુબિલિટી તરફ દોરી જાય છે. જો તમને આ નિયમોથી વિચલન હોય તો તે ઓછી નક્કર સોલ્યુબિલિટી તરફ દોરી જાય છે જેનો અર્થ એ છે કે તમે યજમાન તબક્કામાં મોટી માત્રામાં અશુદ્ધતાને ઓગાળી શકતા નથી, જો મોટા કદનો તફાવત હોય, જો મોટા પ્રમાણમાં પરાક્રમનો તફાવત હોય, તો સ્ફટિકના માળખામાં મોટો ફેરફાર થાય છે કારણ કે તમે જાણો છો કે તેઓ એકબીજા સાથે સુસંગત નથી.

(સ્લાઇડ ટાઇમ સંદર્ભ આપો: 29:34)

તો, હું તમને કેટલાક ઉદાહરણો આપું છું. પ્રથમ ઉદાહરણ માટે, આપણે સિલ્વર-ગોલ્ડ કહીએ. તેથી, આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે અહીં ચાંદીમાં એફસીસી માળખું છે, ગોલ્ડમાં ફરીથી એફસીસી માળખું છે, ચાંદીમાં 1.44Å ત્રિજ્યા છે, સોનામાં 1.44 Å ત્રિજ્યા છે, તેની 1ની બહાદુરી છે, તેમાં ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ 19 છે, તેમાં ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી 2.4 છે. તેથી તેઓ એક નક્કર ઉકેલ બનાવે છે, જે વિસ્તૃત, વિસ્તૃત નક્કર ઉકેલ છે. એ જ રીતે કોપર-નિકલ, અને તેનું કારણ છે કોપર એફસીસી, નિકલ એફસીસી છે, કોપરની ત્રિજ્યા 1.28 છે, નિકલની ત્રિજ્યા 1.25 છે, તેમની બહાદુરી આમ પણ સમાન નથી, કોપર પ્લસ 1 હોઈ શકે છે, ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટીઝ એકદમ સમાન છે અને તેઓ કોપરથી નિકલ સુધી વિસ્તૃત નક્કર ઉકેલો બનાવે છે.

અને પછી સિલિકોન-જર્મનિયમ એ બીજી સિસ્ટમ છે જે ખૂબ જ જાણીતી સિસ્ટમ છે. તેથી, સિલિકોન-જર્મનિયમ બંને ડાયમંડ ક્યુબિક છે. હું ડાયમંડ ક્યુબિક સ્ટ્રક્ચર પર આવીશ, બાદમાં, સિલિકોન ત્રિજ્યા 1.22 છે, આ 1.18 છે, બંને માટે પરાક્રમ 4 છે, ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી સમાન છે, તેથી તેઓ વિસ્તૃત નક્કર ઉકેલ બનાવે છે.

બીજી તરફ, જ્યારે તમે ક્યુ-ઝેડન બનાવો છો, ત્યારે કોપર એફસીસી છે, ઝિંક એચસીપી છે. નક્કર સોલ્યુબિલિટીના પરિણામે, તમે કોપરમાં માત્ર 35% ઝિંક મૂકી શકો છો. અને બીજો તબક્કો બનાવ્યા વિના ઝિંકમાં લગભગ 1% કોપર. તે તાંબાની બાજુએ ૩૫ ઝિંક સુધીનક્કર ઉકેલ બનાવે છે. અને તે ઝિંક બાજુ માત્ર 1% કોપર સુધી નક્કર ઉકેલ બનાવે છે. જો તમે આ બંને શ્રેણીઓની વચ્ચે છો, તો તેઓ બીજા તબક્કાઓ બનાવે છે જે નક્કર નથી, જે નક્કર ઉકેલો હોઈ શકે છે અથવા ન પણ હોઈ શકે, પરંતુ જુદા જુદા તબક્કાઓ છે કારણ કે તેમાં વધુ ઝિંક અથવા વધુ કોપરને સમાવી શકાતું નથી.